태양은 언제, 어떻게 죽을지 궁금합니다 — 태양의 수명과 소멸 과정

Question

태양은 약 46억 년 전에 형성되어 지금까지 빛과 에너지를 내고 있습니다. 그렇다면 태양은 앞으로 얼마나 더 존재할까요? 또, ‘태양이 죽는다’는 표현은 실제로 어떤 현상을 의미할까요? 예를 들어, 태양의 핵융합이 멈추는 시점은 언제쯤인지, 적색거성으로 팽창할 때 지구는 어떤 운명을 맞이하는지, 태양이 백색왜성으로 남은 뒤 완전히 ‘소멸’할 가능성은 있는지, 이런 과정들이 현재 천문학에서는 어떻게 예측되고 있나요? 미래 인류는 이 변화에 대비할 수 있을까요?

Answer 1

안녕하세요. 이용준 전문가입니다.

현재 태양은 중심핵에서 4개의 수소핵이 1개의 헬륨핵으로 융합하는 반응을 통해 에너지를 생성하고 있습니다. 중심핵에서 수소핵 융합 반응을 하는 천체를 주계열성이라고 합니다. 과학자들은 태양의 중심핵의 크기와 현재 방출하고 있는 에너지를 계산해서 태양이 주계열성에 머무는 기간을 100억 년으로 보고 있습니다. 태양이 주계열성에 머문 지 50억 년이 지났으니 앞으로 50억 년 더 주계열성으로 남아있을 수 있다는 이야기입니다. 일반적으로 별의 일생 중 90% 이상을 주계열 단계에서 보냅니다.

중심핵에서 수소핵 융합 반응이 끝나면 주계열을 떠나 거성 단계로 접어 듭니다. 거성 단계에서는 별이 수축하는 과정에서 내부 온도가 올라가 중심핵을 둘러싼 부분(수소껍질)에서 수소핵 융합 반응이 일어나 별의 표면은 부풀어 오릅니다. 중심핵은 더 수축하여 온도가 1억 K에 도달하면 3개의 헬륨핵이 1개의 탄소핵으로 바뀌는 헬륨핵 융합 반응이 일어납니다.

태양의 경우 중심핵에 탄소나 산소만 남으면 더 이상 핵융합 반응을 할 수 없게 됩니다.

도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.